Demokrit fremsatte ideen i det antikke Grækenland: stof er lavet af bittesmå, udelelige partikler. Han kaldte dem atomos, der betyder udelelige. Ideen lå i dvale i to årtusinder, indtil John Dalton genoplivede den i 1803. Atomer er ikke udelelige. De har en kerne af protoner og neutroner omgivet af en sky af elektroner. Men de er den mindste enhed af et element, der bevarer sine kemiske egenskaber.

Atomer er for det meste tomt rum. Kernen er lille, omkring 1/100.000 af atomets diameter, men den indeholder næsten hele massen. Protoner er positivt ladede. Neutroner er neutrale. Elektroner er negativt ladede og optager orbitaler omkring kernen. Antallet af protoner bestemmer grundstoffet. Antallet af neutroner bestemmer isotopen. Antallet af elektroner bestemmer ladningen.

Atomer kombineres for at danne forbindelser og molekyler. De binder sig ved at dele elektroner (kovalente bindinger) eller ved at overføre elektroner (ionbindinger). Elektronernes placering, især de yderste, bestemmer, hvordan et atom opfører sig. Det periodiske system organiserer elementer efter deres atomnummer og elektronkonfiguration, hvilket afslører mønstre i kemisk adfærd.

Atomer er ikke solide kugler. De er kvantemekaniske systemer beskrevet af bølgefunktioner. Elektroner kredser ikke som planeter. De eksisterer i sandsynlighedsskyer. Atomet er en model, og modellen har udviklet sig. Den vil fortsætte med at udvikle sig, efterhånden som vi lærer mere.